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水環(huán)境數(shù)值模型導(dǎo)論 版權(quán)信息
- ISBN:9787502793807
- 條形碼:9787502793807 ; 978-7-5027-9380-7
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
水環(huán)境數(shù)值模型導(dǎo)論 本書特色
本書是一本系統(tǒng)闡釋水環(huán)境數(shù)值模型的專著,又是易于教學(xué)的教材。 本書共分8章,內(nèi)容包括緒論、物質(zhì)擴(kuò)散方程、對(duì)流方程、一維水流水質(zhì)模型、二維水流水質(zhì)模型、三維水流水質(zhì)模型、岸線彌合模型和生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。 書末附錄包含正文相關(guān)的數(shù)學(xué)、流體力學(xué)和算法語言的知識(shí)。
水環(huán)境數(shù)值模型導(dǎo)論 內(nèi)容簡介
本書是一本系統(tǒng)闡釋水環(huán)境數(shù)值模型的專著,又是易于教學(xué)的教材。本書共分8章,內(nèi)容包括緒論、物質(zhì)擴(kuò)散方程、對(duì)流方程、一維水流水質(zhì)模型、二維水流水質(zhì)模型、三維水流水質(zhì)模型、岸線彌合模型和生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。書末附錄包含正文相關(guān)的數(shù)學(xué)、流體力學(xué)和算法語言的知識(shí)。
該書可作為環(huán)境工程、水利工程等專業(yè)高年級(jí)本科生、研究生的教材,以及相關(guān)專業(yè)教師、科研及工程技術(shù)人員的參考書。
(1)讀者對(duì)象為具備高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)知識(shí)的普通理工科大學(xué)生,不需要流體力學(xué)、數(shù)學(xué)物理方程、數(shù)值分析等專業(yè)基礎(chǔ),起點(diǎn)低,易入門。
(2)將復(fù)雜的流體力學(xué)現(xiàn)象分解為一系列簡單物理現(xiàn)象的疊加,將各種簡單物理現(xiàn)象和微分方程中的各項(xiàng)相對(duì)應(yīng),提高對(duì)流體力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和微分方程的認(rèn)識(shí)。
(3)水環(huán)境數(shù)值模型是一門理論性和實(shí)用性并重的課程,本書在講解理論知識(shí)的過程中加入大量的程序?qū)嵗?duì)程序計(jì)算結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治觯瑢⒗碚摵蛯?shí)踐有機(jī)地融為一體。
(4)對(duì)水環(huán)境中流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和物質(zhì)的遷移擴(kuò)散規(guī)律的論述均基于質(zhì)量守恒定律,該方式既揭示了流體環(huán)境中物理現(xiàn)象演化的本質(zhì),又容易引入非結(jié)構(gòu)單元求解等新離散方式,啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的探索,將基礎(chǔ)性和前沿性有機(jī)結(jié)合在一起。傳統(tǒng)的水環(huán)境數(shù)學(xué)模型離散格式多基于數(shù)學(xué)分析中的泰勒展開式得到,過程嚴(yán)謹(jǐn),但容易掩蓋其中的物理本質(zhì)。
本書基于自然界中普遍存在且為人 所熟知的質(zhì)量守恒定律進(jìn)行推導(dǎo),物理意義明確,對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析直觀易懂。離散格式易于從結(jié)構(gòu)單元拓展至非結(jié)構(gòu)單元,實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)性向前沿性的跨越。在水環(huán)境數(shù)值模型中,一切前沿性算法都有簡單明確的物理本質(zhì),本書在論述本質(zhì)之后,適當(dāng)引申,對(duì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究起到重要的啟發(fā)作用。
水環(huán)境數(shù)值模型導(dǎo)論 目錄
第1章 緒論 ………………………………………………………………………… (1)
1.1 液體的連續(xù)介質(zhì)模型 ………………………………………………………… (2)
1.2 液體的壓縮性和密度變化 …………………………………………………… (3)
1.3 研究流體運(yùn)動(dòng)的拉格朗日法和歐拉法 …………………………………… (3)
1.4 水質(zhì)模型發(fā)展 ……………………………………………………………… (6)
第2章 物質(zhì)擴(kuò)散方程 ………………………………………………………………(10)
2.1 物質(zhì)擴(kuò)散方程的推導(dǎo)和物理意義 ………………………………………… (10)
2.2 物質(zhì)擴(kuò)散方程的離散求解 ……………………………………………… (14)
2.3 有限差分 …………………………………………………………………… (25)
2.4 差分方程的相容性、收斂性和穩(wěn)定性 …………………………………… (29)
2.5 差分格式穩(wěn)定性的判別方法 ……………………………………………… (36)
第3章 對(duì)流方程 ……………………………………………………………………(41)
3.1 對(duì)流方程的推導(dǎo)和物理意義 ……………………………………………… (41)
3.2 對(duì)流方程的離散求解 …………………………………………………… (43)
3.3 TVD 格式 ……………………………………………………………… (58)
3.4 歐拉 - 拉格朗日(Euler - Lagrange)格式…… …… (62)
3.5 有限差分的頻散和耗散效應(yīng) ……………………………………………… (66)
第4章 一維水流水質(zhì)模型 …………………………………………………………(76)
4.1 一維水流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型 …………………………………………………… (76)
4.2 一維水流方程的物理意義及定解條件 …………………………………… (80)
4.3 水流水質(zhì)方程的離散求解 ……………………………………………… (86)
4.4 非線性差分格式穩(wěn)定性分析 ……………………………………………… (96)
4.5 多變量差分格式穩(wěn)定性分析方法 ………………………………………… (102)
4.6 分子擴(kuò)散、紊動(dòng)擴(kuò)散和離散 ……………………………………………… (105)
4.7 拉格朗日粒子追蹤技術(shù) …………………………………………………… (110)
第5章 二維水流水質(zhì)模型 ……………………………………………………(114)
5.1 二維水流水質(zhì)模型 ………………………………………………………… (114)
5.2 二維水流方程的物理意義及水體運(yùn)動(dòng)性質(zhì) ……………………………… (118)
5.3 二維模型的數(shù)值離散格式 ……………………………………………… (126)
5. 4 復(fù)雜微分方程離散的分步法 ……………………………………………(153)
第6章 三維水環(huán)境數(shù)學(xué)模型 ……………………………………………………(156)
6.1 三維水流水質(zhì)模型 ……………………………………………………… (156)
6.2 水動(dòng)力學(xué)方程的物理意義 ……………………………………………… (165)
6.3 準(zhǔn)拉格朗日坐標(biāo)系 ………………………………………………………(169)
6.4 三維模型的離散求解 ……………………………………………………(175)
第7章 岸線彌合模型 ………………………………………………………… (183)
7.1 正交曲線坐標(biāo)系下的水環(huán)境模型 ………………………………………(183)
7.2 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限體積模型 ………………………………………… (191)
7.3 動(dòng)邊界模擬 ………………………………………………………………(199)
第8章 生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型 ………………………………………………… (206)
8.1 零維模型 …………………………………………………………………(206)
8.2 水生態(tài)系統(tǒng) ……………………………………………………………… (209)
8.3 藻類生長動(dòng)力學(xué) ………………………………………………………… (211)
8.4 有機(jī)碳 ………………………………………………………………… (220)
8.5 營養(yǎng)鹽 ……………………………………………………………………(224)
8.6 溶解氧 ……………………………………………………………………(234)
8.7 總活性金屬 ……………………………………………………………… (236)
8.8 糞大腸桿菌 ………………………………………………………………(237)
8.9 求解方法 …………………………………………………………………(238)
附錄1 矩陣特征值和向量、矩陣范數(shù) …………………………………………(240)
附錄2 傅里葉級(jí)數(shù) ……………………………………………………………(242)
附錄3 FORTRAN 語言簡介 ……………………………………………(244)
附錄5 紊流模型 …………………………………………………………………(257)
主要參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………(262)
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